Рычажные механизмы. Часть 1.

200 

Описание

Рычажные механизмы. Часть 1 (демоверсия)

            К рычажным механизмам относятся механизмы, состоящие из звеньев совершающих вращательное, поступательное или плоско – параллельное движение. Эти механизмы отличаются простотой, высоким КПД и большой нагрузочной способностью, однако они не могут обеспечить любой закон движения ведомого звена, что в некоторой степени ограничивает их применение в технике.
В технологическом оборудовании широко используются следующие виды рычажных механизмов:

– механизмы шарнирного четырехзвенника,

– кривошипно-шатунные механизмы,

– кулисные механизмы.

Рассмотрим примеры и конструктивные особенности рычажных механизмов.

Механизмы шарнирного четырехзвенника

        Механизмы шарнирного четырехзвенника в свою очередь делятся на три типа: двухкривошипные, в которых ведущее и ведомое звено могут совершать полный оборот (см. Рис. 1а), кривошипно-коромысловые, в которых ведущее звено кривошип вращается, а ведомое коромысло совершает качательное движение (см. Рис. 1б) и двух коромысловые, в которых и ведущее и ведомое звенья совершают качательное движение (см. Рис. 1в). 

Рис. 1. Механизмы шарнирного четырехзвенника.

В данном разделе полной версии статьи содержатся примеры
конструктивного исполнения механизмов шарнирного
четырехзвенника (см. Рис. в таб.) с описание их работы

Кривошипно-шатунные механизмы

            Кривошипно-шатунные механизмы из всех видов рычажных механизмов получили наибольшее распространение в технике благодаря простоте кинематики, позволяющей сравнительно легко преобразовывать вращательное движение в поступательное, что позволяет использовать их в исполнительных механизмах технологического оборудования, например, в механических прессах, и поступательное движение во вращательное, что позволяет их использовать как исполнительный механизм двигателя внутреннего сгорания. Кривошипно-шатунный механизм состоит из, установленого в станине с возможностью вращения кривошипа 1 (коленчатого или эксцентрикового вала), шарнирно соединенного с ним шатуна 2, который шарнирно соединен с ползуном 3, осуществляющим при вращении кривошипа 1 возвратно-поступательное движение в направляющих станины 4 (см. Рис. 10).

Рис. 10. Кривошипно-шатунный механизм.

В данном разделе полной версии статьи содержатся примеры
конструктивного исполнения кривошипно – шатунных
механизмов (см. Рис. в таб.) с описанием их работы

               К конструкции ряда машин и оборудования предъявляются требования, для выполнения которых необходимо создать большой ход ползуна и большое усилие в конце хода. В этом случае применяются кривошипно – коленные механизмы, rкоторые являются разновидностью кривошипгно – шатунных механизмов (см. Рис. 15).

Рис. 15 Кинематическая схема кривошипного – коленного механизма

          Такой механизм содержит кривошип 1, шатун 2, шарнирно соединенный с коромыслом 3 и дополнительным шатуном 4, который шарнирно соединен с ползуном 5, расположенным в вертикальных направляющих станины. Величина хода S ползуна 5 определяется соотношением длины кривошипа 1 и коромысла 3, а участок s, на котором механизм развивает максимальное усилие и ползун 5 движется с минимальной скоростью, равный величине вертикального перемещения h точки В коромысла 3, определяется углом поворота последнего – Ψ.

В данном разделе полной версии статьи содержатся примеры
конструктивного исполнения кривошипно – коленных механизмов (см. Рис. в таб.)

 

         На Рис 19 показана конструкция пространственного кривошипно – рычажного механизма. Он содержит ведущий кривошип 1, шарнирно соединенный посредствам шатуна 2 и шарнира Гука с ведущим плечом 4а коромысла 4 , которое в свою очередь шарнирно установлено на оси 11, которая крепится на станине 10 с помощью кронштейнов 12. При этом ведомое плечо 4б коромысло 4 посредствам двух шарниров Гука 3и тяги 5 соединено с ведущим плечом 6а промежуточного двуплечего рычага, шарнирно установленного на неподвижной оси 13, который в свою очередь с помощью шатуна 7 шарнирно соединен с ползуном 8, установленном в направляющих 9 закрепленных на верхней горизонтальной поверхности станины 10. Поскольку ведущий кривошип 1 и ведущее плечо 4а коромысла 4 смещены друг относительно друга в вертикальной плоскости они соединены между собою посредствам шатуна 2 и шарнира Гука 3. Ведомое плечо 4б коромысла 4, установленного на оси 11 и ведущее плечо 6а двуплечего рычага 6, установленного на оси 13, совершают качательное движение в различных плоскостях (коромысло 4 качается в вертикальной плоскости, а двуплечий рычаг 6 в горизонтальной) они соединены между собою с помощью тяги 5 и шарнира Гука 3. Такая конструкция кривошипно – рычажного механизма при расположении кривошипа 1 и ползуна 8 на различной высоту позволяет при равномерном вращении кривошипного вала 1 в одном направлении сообщать ползуну 8 возвратно – поступательное перемещение

Рис 19 Конструкция пространственного кривошипно – рычажного механизма.

Кулисные механизмы

      Кулисные механизмы – это механизмы, содержащие два специфических звена: кулисный камень, которых, получая движение от ведущего кривошипа, совершает вращательное, (качательное) движение и поступательно перемещается относительно кулисы, которой, при этом, сообщает качательное (см. Рис. 20а), вращательное (см. Рис. 20б), или поступательное (см. Рис. 20в) движение. Наличие в механизмах показанных на Рис. 21а, б кулисы и кулисного камня приводит к различной скорости перемещения ведомого звена, при его прямом и обратном ходе, что в отдельных случаях является преимуществом механизма, а в отдельных случаях недостатком и в целом определяет область его использования.

Рис. 20. Типы кулисных механизмов

На Рис. 20а показан кулисный механизм с качательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, шарнирно соединенного с кулисным камнем 2, имеющий возможность поступательного перемещения относительно кулисы 3, нижний конец которой шарнирно установленной на неподвижной стойке, а ее верхний конец также шарнирно соединен с шатуном 4, при этом последний шарнирно соединен с ползуном 5. При вращении ведущего кривошипа 1 посредствами кулисного камня 2 кулиса 3 получает качательное движение относительно точки О1, которое посредствам шатуна 4 преобразуется в поступательное движение ползуна 5 при этом кулиса 3 совершает прямой ход при повороте кривошипа 1 на угол а, а обратный ход при повороте кривошипа на угол в , что приводит к различию скоростей прямого и обратного хода по причине неравенства этих углов. По такой схеме построен привод суппорта продольно – строгального станка (см. Рис. 21)
На Рис. 20б показан кулисный механизм с вращательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, кулисного камня 2 и кулисы 3, шарнирно установленной на неподвижной стойке, при этом кулиса 3 посредствам шатуна 4 также шарнирно соединенных с ползуном 5. При такой схеме кулисного механизма различие скорости прямого и обратного хода ползуна 5 также определяется разницей углов а и в. По такой схеме построен привод каретки долбежного станка (см. Рис. 22)
На Рис. 20в показан кулисный механизм с поступательным движением кулисы состоящий из ведущего кривошипа 1, кулисного камня 2, совершающего поступательное перемещение относительно кулисы 3, которая жестко соединена с ползуном 4 и совершает вместе с ним поступательное перемещение в направляющих станины. При такой схеме кулисного механизма прямой и обратный ход ползуна совершается при одинаковом угле поворота ведущего кривошипа 180 град, а изменение скорости происходит по закону синуса, но такой механизм за счет отсутствия шатуна позволяет создать компактную схему изделия в целом (смотри конструкция пресса показанную на Рис. 23)

В данном разделе полной версии статьи содержатся примеры
конструктивного исполнения кулисных
механизмов (см. Рис. в таб.)

Рычажные механизмы с дополнительными
конструктивными элементами

             При использовании рычажных механизмов в составе технологического оборудования и оснастки для обеспечения эффективной работы в него встраиваются дополнительные конструктивные элементы, которые позволяют решать следующие задачи:
− регулировать величину хода выходного звена (ползуна, рычага, кулисы),
− регулировать исходное (конечное) положение выходного звена,
− предохранять детали механизма от поломки,
− сообщать выходному звену сложное движение
− включать и выключать работу механизма,
Рассмотрим примеры конструктивного выполнения таких рычажных механизмов.

Регулирование величины хода выходного звена рычажного механизма осуществляется двумя способами, изменением соотношения плеч рычага, или изменением величины эксцентриситета ведущего кривошипа.

Рис 26 Конструкция устройства, позволяющего регулировать длину его ведущего плеча

           На Рис 26 показана конструкция устройства, встроенного в рычаг малонагруженного рычажного механизма, позволяющего регулировать длину его ведущего плеча. В этот рычаг, состоящий из ведущего 1 и ведомого 2 плеч и установленный на оси 3, встроен палец 6, шарнирно, посредствам оси 5 соединенный с ведущей тягой 4 и фиксируемый в требуемом положении в пазу 10, а в его резьбовое отверстие пропущен регулировочный винт 7. При этом, ведомое плечо 2 рычага шарнирно посредствам оси 8 соединено с ведомым звеном рычажного механизма. При выполнении регулировки длины ведущего плеча 1 рычага производится раскручивание гайки 9, затем перемещение в ту или другую сторону пальца 6 по пазу ведущего плеча 1 рычага регулировочным винтом 7 и после этого выполняется последующее стопорение пальца 6 гайкой 9.

Рис 27 Конструкция кривошипно – шатунного механизма с устройством для регулировки величины хода его выходного звена

          На Рис 27 показана конструкция кривошипно – шатунного механизма со встроенным устройством для регулировки величины хода его выходного звена, которое выполнено в виде промежуточного двуплечего рычага с регулируемой длиной ведущего плеча, Он содержит ведущий кривошипный вал 1, на мотылевой шейке которого установлен шатун 2, шарнирно соединенный посредствам оси 3 с промежуточным двуплечим рычагом 5, установленным на станине посредствам оси 6, а с помощью оси 7 соединенным с ведомой тягой 8. При этом на промежуточном рычаге 5 посредствам оси 9 шарнирно установлен ходовой винт 10, на котором расположена гайка (гайка на Рис 34 не показан) шарнирно соединенная с осью 3 шатуна 2 и имеет возможность, как ползушка, перемещаться в радиусном пазу 4 промежуточного рычага 5. При вращении ходового винта 10 шатун 2 поворачивается на угол α_i что приводит к изменению величины ведущего плеча промежуточного рычага 5, а изменяющееся при этом, соотношение длин его ведомого и ведущего плеч позволяет менять величину хода ведомой тяги 8 механизма. Рассмотренное устройство для регулировки хода выходного звена механизма выгодно отличается от рассмотренного ранее тем, что оно позволяет при выполнении регулировки сохранять исходное положение выходного звена (тяги 8), что обеспечивается наличием в промежуточном рычаге 5 радиусного паза 4, центр которого совпадает с осью кривошипного вала 1, поэтому при выполнении регулировки поворот шатуна 2 не меняет положение промежуточного рычага 5.

В данном разделе полной версии статьи содержится 12 примеров
конструктивного исполнения рычажных механизмов
с дополнительными конструктивными элементами
(см. Рис. в таб.) с описание их работы

Зубчато – рычажные механизмы.

               Комбинация рычажных механизмов с зубчатыми передачами позволяет создать механизмы с новыми нехарактерными для обоих свойствами. Чаще всего такие механизмы используются для получения выстоя выходного звена, но в ряде случаев они могут позволять получать различные траектории движения выходного звена, а также изменять величину и скорость его перемещения

Рис 39 Конструкция зубчато – рычажного механизма позволяющая получить удвоенное число возвратно-поступательного перемещения ведомого звена по отношению к ведущему.

        На Рис 39 показана конструкция зубчато – рычажного механизма позволяющая получить удвоенное число возвратно-поступательного перемещения ведомого звена по отношению к ведущему. Ведущим элементом этого привода является тяга 1, которая сообщает качательное движение рычагу 2, связанному с зубчатым колесом 3 и свободно поворачивающимся с этим колесом на оси 4. Зубчатое колесо 3 сообщает вращение колесу 5, связанному с рычагом 7, установленным на оси 6. Палец 10 рычага 7, перемещаясь в пазу кулисы 9, сообщает движение тяге 8. Оси 4 и 6 смонтированы в неподвижном корпусе 11, установленном на станине. На Рис 39б,в тяга 1 показана в крайних правом и левом положениях, что соответствует началу и середине цикла ее движения. Кулиса 9 в обоих случаях занимает одно и то же положение, поскольку она совершает полный цикл и возвращается в исходное положение. Рычаг 2 перемещается тягой 1 из положения, показанного на Рис 39а влево, вследствие чего, зубчатое колесо 3 совершает определенную часть оборота. Зубчатое колесо 5, находящееся в зацеплении с колесом 3, совершает такой же поворот в противоположном направлении. Рычаг 7, соединенный с колесом 5 поворачивается вместе с ним, а палец 10 перемещается вниз по пазу кулисы 9. До пересечения пальцем 10 центра оси 6, кулиса поворачивается вправо и доходит до крайнего положения (см. Рис 39в). При дальнейшем движении тяги 1 палец 10 опускается ниже центра оси 6 и перемещает кулису 9 в обратном направлении, т. е. влево. В момент достижения тягой 1 крайнего левого положения кулиса 9 также занимает свое крайнее левое положение, делая двойной ход за время совершения тягой 1 только хода вперед. За время совершения тягой 1 обратного хода кулиса 9 совершает еще один двойной ход.

В данном разделе полной версии статьи содержатся примеры
конструктивного исполнения зубчато – рычажных
механизмов (см. Рис. в таб.)

Полная версия статьи, включает 33 страницы текста и 41 чертеж.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Игнатьев Н. П. Проектирование механизмов. Справочно – методическое пособие Азов 2015 г
2. Кузнечно – штамповочное оборудование. Под ред. А. Н. Банкетова. М. Машиностроение 1982г
3. Механизмы. Справочное пособие. Под ред. Кожевникова С.Н. М. : Машиностроение 1976г.
4. Шашкин А. С. Зубчато – рычажные механизмы. М.: Машиностроение 1971г.

    Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 200 рублей.